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煤氣脫硫系統(tǒng)技術(shù)改造方案探討

文檔作者：孟秀芳文檔來源：山西焦化集團(tuán)有限公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時間： 2021年03月11日
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第2期(總第171期)
2014年4月
煤化工
Coal Chemical Indust~
No．2(Total No．171)
Apr．2014
煤氣脫硫系統(tǒng)技術(shù)改造方案探討
孟秀芳
(山西焦化集團(tuán)有限公司，山西洪洞041606)
摘 要 為達(dá)國家環(huán)保政策要求，山西焦化集團(tuán)有限公司提出對3套脫硫系統(tǒng)(分別采用As脫硫工藝、改
良ADA法脫硫工藝和真空碳酸鉀脫硫工藝)進(jìn)行改造。從生產(chǎn)工藝及安全性等方面考慮，并結(jié)合不同生產(chǎn)裝置
的不同工藝路線，提出了切合實(shí)際的整體改造方案；目前一系統(tǒng)脫硫改造已進(jìn)入實(shí)施階段，其他系統(tǒng)改造將實(shí)
行整體規(guī)劃，分步實(shí)施。
關(guān)鍵詞煤氣，脫硫工藝，硫化氫．技改
文章編號：1005—9598(2014)一02—0047—03 中圖分類號：TQ52 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B
山西焦化集團(tuán)有限公司(簡稱山焦公司)焦化廠
現(xiàn)有3套脫硫工藝裝置，分別采用As脫硫工藝、改良
ADA法脫硫工藝和真空碳酸鉀脫硫工藝。As脫硫工藝
系統(tǒng)處理煤氣量49 600 in。／h，處理后煤氣中H，S質(zhì)量
濃度為300 mg／m3-700 mg／m。，ADA脫硫工藝和真空碳
酸鉀脫硫工藝系統(tǒng)各處理煤氣量62 400 m3／h，處理后
煤氣中的H。s質(zhì)量濃度為150 mg／m3~300 mg／m。。煤氣
中的H s質(zhì)量濃度基本上都能達(dá)到設(shè)計指標(biāo)，但不符
合2012年國家新頒發(fā)的GB16171-2012~煉焦化學(xué)工
業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定的煤氣中H s質(zhì)量濃度低
于50 mg／m。要求，因此，山焦公司組織相關(guān)的技術(shù)人
員，提出脫硫系統(tǒng)的技術(shù)改造方案。針對3個系統(tǒng)的
不同情況，提出改造建議，最終使煤氣中H s達(dá)排放
指標(biāo)。改造方案已被山焦公司采納，2014年2月開始
對第一回收車間煤氣系統(tǒng)改造。
1 脫硫改造的重要性
20 12年國家環(huán)境保護(hù)部與質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局
聯(lián)合發(fā)布了GB16171-2012~煉焦化學(xué)工業(yè)污染物排放
標(biāo)準(zhǔn)》，該標(biāo)準(zhǔn)要求2014年底前，焦?fàn)t煙囪、鍋爐煙囪
排氣二氧化硫達(dá)100 mg／m。以下，2015年1月1日起焦
爐煙囪排氣二氧化硫達(dá)到50 mg／ms以下。此前執(zhí)行的
指標(biāo)為《大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定的焦?fàn)t煙囪排氣
二氧化硫≤550 mg／m。，現(xiàn)有的脫硫裝置即使達(dá)到設(shè)計
指標(biāo)，也無法滿足國家標(biāo)準(zhǔn)要求。為滿足國家法規(guī)的要
求，本著源頭治理原則，脫硫系統(tǒng)必須優(yōu)化改造。
一般干煤全硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0．5％～1．2％，其中有
20％～45％轉(zhuǎn)到荒煤氣中，煤氣中95％以上的硫以H，s形
式存在，其他為有機(jī)硫。煤氣中的H s是極其有害的
物質(zhì)，如不除去，會對系統(tǒng)造成嚴(yán)重危害：一是嚴(yán)重腐
蝕設(shè)備，減少設(shè)備的使用壽命，最終導(dǎo)致系統(tǒng)不能安
全穩(wěn)定、長周期運(yùn)行；二是未經(jīng)脫硫的煤氣燃燒后，產(chǎn)
生s0。等有害物質(zhì)，直接排人空中，嚴(yán)重污染環(huán)境。
2 3種脫硫工藝簡介
2．1 AS脫硫工藝
以煤氣中自身的N 為堿源，吸收煤氣中的H。s，
吸收了NH。和H S的富液到脫酸蒸氨工段，解析出N
和H s氣體，貧液返回洗滌工段循環(huán)使用，N}I。送氨分
解爐，酸氣送克勞斯?fàn)t，在克勞斯?fàn)t內(nèi)發(fā)生克勞斯反
應(yīng)，生產(chǎn)硫磺。
2．2 改良ADA法脫硫工藝
該工藝是一種濕法脫硫工藝，脫硫液由偏釩酸鈉、
酒石酸鉀鈉、碳酸鈉、蒽醌二磺酸鈉的溶液配制而成。
在pH值為8．5-9．5的條件下，脫硫液中的稀堿
與煤氣中的H s發(fā)生反應(yīng)，生成硫氫化鈉，生成的硫
氫化鈉立即與偏釩酸鈉反應(yīng)，生成焦釩酸鈉、氫氧化
鈉和元素硫，焦釩酸鈉與吸收液中的氧化態(tài)ADA反
收稿日期：2014—01—21
作者簡介：盂秀芳(1970一)，女，山西襄汾，高級工程師，碩士，1992年本科畢業(yè)于太原工業(yè)大學(xué)，現(xiàn)從事煤化工技術(shù)工作，
E—mai1：mxf821l@sina．tom。
一48 煤化工 2014年第2期
應(yīng)，生成偏釩酸鈉和還原態(tài)的ADA，還原態(tài)的ADA與
空氣中的氧氣反應(yīng)，生成氧化態(tài)的ADA，溶液返回系
統(tǒng)進(jìn)行再次脫硫。
2．3 真空碳酸鉀脫硫工藝
脫苯后的煤氣進(jìn)入脫硫塔，自下而上先與塔下部
碳酸鉀溶液逆流接觸，從而脫出煤氣中的H s、HCN等
酸性氣體，接著在脫硫塔上段與堿液反應(yīng)，進(jìn)一步脫
除煤氣中的H S，吸收了H s的富液送人再生塔進(jìn)行
再生。再生塔在真空低溫下運(yùn)行，富液與再生塔底上
升的水蒸氣接觸，使酸性成分解析放出。
從再生塔頂出來的酸性氣體進(jìn)入冷凝冷卻器，冷
卻除水后，送往克勞斯?fàn)t系統(tǒng)生產(chǎn)硫磺，再生后的貧
液經(jīng)貧富液換熱器和冷凝冷卻器后，由頂部進(jìn)人脫硫
塔循環(huán)使用。
3 山焦公司煤氣輸送路線
As脫硫工藝、改良ADA法脫硫工藝和真空碳酸鉀
脫硫工藝系統(tǒng)(以下分別簡稱一系統(tǒng)、二系統(tǒng)、三系
統(tǒng))，依次設(shè)在山焦公司焦化廠第一回收車間、第二回
收車間和第三回收車間(3個回收車間分別簡稱為一
回收、二回收、三回收)。
一系統(tǒng)煤氣可供以下用戶使用：第一煉焦車間
(簡稱一煉焦)回爐、一回收粗苯管式爐、氨硫系統(tǒng)、供
汽鍋爐、焦油加工廠、炭黑廠、苯精制廠、生活區(qū)、供汽
煤氣自動放散裝置。
二系統(tǒng)煤氣可供以下用戶使用：第二煉焦車問
(簡稱二煉焦)回爐、二回收粗苯管式爐、甲醇廠、焦油
加工廠、生活區(qū)、供汽煤氣自動放散裝置。
三系統(tǒng)煤氣可供以下用戶使用：第三煉焦車間
(簡稱三煉焦)回爐、三回收粗苯管式爐、甲醇廠、炭黑
廠、苯精制廠、供汽鍋爐、三系統(tǒng)煤氣自動放散裝置。
焦化廠滿負(fù)荷生產(chǎn)條件下的煤氣平衡情況如圖
1所示(說明：煤氣平衡是遵照裝置運(yùn)行情況做的，煤
氣發(fā)生量相對來說是個穩(wěn)定值，但是由于供汽車間鍋
爐負(fù)荷的不穩(wěn)定，因此煤氣用量有個范圍，當(dāng)供給供
汽車間的煤氣量變化時，供給甲醇廠的煤氣量也相應(yīng)
變化，計算外送煤氣量范圍時，甲醇廠、生活區(qū)按夏季
的值計算)。
4 改造思路的選擇
4．1 思路1
一系統(tǒng)脫硫裝置不做改動，焦?fàn)t煤氣全部作為甲
煤氣用量
(174 400
m。／h)
回爐(一煉焦： 。O0。m。／h
‘ o0(三煉焦：31 2o0 。／h
回收f一回收：1 300 m3／h
( {二回收．80o
m3／h) l三回收
：800 m。／h
供汽鍋爐：O-36 000 m3／h
焦油加工廠：3 000 m。／h
炭黑廠．1 500 m3／h
甲醇廠：夏季42 100 78 100 m。／h
(冬季有調(diào)整)
苯精制廠：1 500 m3／h
生活區(qū)：夏季2 000 m。／h
(冬季有調(diào)整)
圖1 焦化廠滿負(fù)荷生產(chǎn)條件下的煤氣平衡情況示意圖
醇生產(chǎn)用氣。在二系統(tǒng)進(jìn)行脫硫改造，改造后焦?fàn)t煤
氣作為1"-4 焦?fàn)t回爐煤氣用氣，富余少部分煤氣進(jìn)
煤氣管網(wǎng)。三系統(tǒng)脫硫裝置改造分兩步實(shí)施：第一步，
在現(xiàn)有裝置基礎(chǔ)上，優(yōu)化操作指標(biāo)，對個別設(shè)備做適
當(dāng)改造，處理后的煤氣中H s質(zhì)量濃度為150 mg／ms；
第二步，二系統(tǒng)改造成功后，借鑒二系統(tǒng)改造經(jīng)驗(yàn)，予
以實(shí)施。最終實(shí)現(xiàn)2015年焦?fàn)t煙囪排氣全部達(dá)到環(huán)
保要求指標(biāo)。
圍繞這一思路，制定初步改造方案，對裝置區(qū)進(jìn)行
現(xiàn)場勘測。由于現(xiàn)有設(shè)備布局的限制，在二系統(tǒng)新增脫
硫塔較難實(shí)現(xiàn)，只能對原有脫硫塔進(jìn)行改造。而且如
果該方案實(shí)施，原來的煤氣系統(tǒng)管線將不得不進(jìn)行大
的改造，必須在煤氣主管上在線開孔，存在一定的安
全風(fēng)險。因此，不建議按思路1實(shí)施改造方案。
4．2 思路2
二系統(tǒng)煤氣脫硫裝置不做改動，將二系統(tǒng)生產(chǎn)的
焦?fàn)t煤氣全部送甲醇廠生產(chǎn)甲醇。對一系統(tǒng)和三系統(tǒng)
的脫硫系統(tǒng)進(jìn)行改造?，F(xiàn)場勘測后，可知現(xiàn)場位置滿
足新增脫硫塔的需要，但須重新改造原煤氣系統(tǒng)管
線，仍然存在煤氣主管上在線開孑L的安全風(fēng)險。
4．3 思路3
對3個系統(tǒng)都做改造，一系統(tǒng)、三系統(tǒng)脫硫改造
規(guī)模依據(jù)一系統(tǒng)、三系統(tǒng)自產(chǎn)的所有煤氣量而定，二
系統(tǒng)由于受場地的限制，改造規(guī)模確定為二系統(tǒng)所產(chǎn)
煤氣量的50％，二系統(tǒng)經(jīng)過二次脫硫的煤氣作為回爐
和二回收粗苯管式爐加熱熱源使用，剩余50％送甲醇
時¨
∞ ∞ ∞
的
統(tǒng)統(tǒng)統(tǒng)
系系系
一 二三
量
生∞m
2014年4月 孟秀芳：煤氣脫硫系統(tǒng)技術(shù)改造方案探討 一49一
廠，進(jìn)行二次脫硫后，用于生產(chǎn)甲醇。這樣，原來的煤
氣主管不做改動，而且煤氣中的H s濃度能夠滿足環(huán)
保的要求，避開了二回收系統(tǒng)場地不足的問題，同時
對甲醇脫硫系統(tǒng)而言，減輕了脫硫負(fù)荷，即使有個別
由于煤中硫含量偏高而引起煤氣中H s含量偏高的
情況發(fā)生，生產(chǎn)系統(tǒng)也能處理。因此，建議按照思路3
實(shí)施改造方案。
5 改造方案
5．1 一系統(tǒng)改造方案
一系統(tǒng)脫硫塔后H s濃度設(shè)計值較高，且現(xiàn)場布
置較寬松，可以布置1套新脫硫裝置，因此選擇在原
脫硫塔后，新增1套塔式脫硫裝置。
設(shè)計條件：一系統(tǒng)脫硫塔的煤氣處理量49 600 m。／h，
塔前H。s質(zhì)量濃度2 000 mg／m。，經(jīng)新塔處理后，煤氣
中的H2S質(zhì)量濃度≤20 mg／m。。
工藝流程：煤氣進(jìn)入脫硫塔，與塔頂噴淋下來的
脫硫液逆向接觸，以吸收煤氣中的H。s，吸收了H。s、
HCN的脫硫液從塔底流出，經(jīng)液封槽進(jìn)入反應(yīng)槽，然
后用循環(huán)泵送人脫硫段上部的再生段。
再生采用自吸式噴射再生方式。經(jīng)自吸噴射器，
空氣與脫硫液充分混合，發(fā)生氧化、再生反應(yīng)。再生段
浮選出的硫泡沫液從再生段硫泡沫出口排出，送二回
收的熔硫裝置處理，產(chǎn)生的清液既可返回一回收，也
可作為二回收的補(bǔ)充水。再生后的脫硫液經(jīng)液位調(diào)節(jié)
器后，自動流入脫硫段循環(huán)使用。
主要設(shè)備包括：脫硫塔、再生塔、催化劑槽、地下
放空槽、反應(yīng)槽、泡沫槽、噴射再生器、事故槽、煤氣水
封槽、循環(huán)液泵、泡沫泵、放空槽、同步排吸泵等。
5．2 二系統(tǒng)改造方案
二系統(tǒng)由于受場地的限制，只能考慮改造原有脫
硫塔，或上l套占地較小、效率較高的脫硫裝置。但改
造原塔對系統(tǒng)影響時間過長，且不能從根本上解決煤
氣脫硫問題，因此，考慮建設(shè)1套小型脫硫塔。
設(shè)計條件：煤氣處理量37 000 mVh(說明：二系統(tǒng)
約有50％的煤氣用于回爐，折31 200 m。／h，其余的煤
氣用于生產(chǎn)甲醇，考慮甲醇脫硫裝置可以將煤氣脫硫
至合格，因此脫硫改造中，只考慮將回爐煤氣進(jìn)一步
脫硫達(dá)標(biāo)，設(shè)計考慮一定的富余量，選擇37 000 m3／h)，
煤氣中的H s質(zhì)量濃度l 000 mg／m。，處理后煤氣中
H，S質(zhì)量濃度達(dá)到20 mg／m。。
改造方案：在原脫硫塔后，增設(shè)串聯(lián)的脫硫塔，沿
用目前二系統(tǒng)現(xiàn)有的脫硫工藝，新增的脫硫塔采用填
料塔，并增加配套設(shè)備再生塔、液封槽、反應(yīng)槽、脫硫
液循環(huán)泵、空氣鼓風(fēng)機(jī)、泡沫泵等。
5．3 三系統(tǒng)改造方案
由于三系統(tǒng)采用新脫硫工藝，運(yùn)行時間較短，工
藝控制沒有完全穩(wěn)定，脫硫效果不僅與脫硫塔的處理
能力有關(guān)，還與脫硫液組成有關(guān)，一方面由于循環(huán)水
溫度偏高，導(dǎo)致洗苯吸收溫度偏高，煤氣中的油類物
質(zhì)不能完全吸收，從而影響脫硫液的純度，最終影響脫
硫效果；另一方面，再生系統(tǒng)指標(biāo)不能達(dá)到設(shè)計指標(biāo)，
原來的加溫裝置沒有得以充分利用，致使再生效果較
差，進(jìn)而影響脫硫效果。針對以上幾方面問題，只有在
現(xiàn)有裝置優(yōu)化運(yùn)行穩(wěn)定后，才能確定改造條件，2013
年已從這幾方面開始優(yōu)化工藝生產(chǎn)。經(jīng)過幾個月的優(yōu)
化，三系統(tǒng)煤氣中的H：s質(zhì)量濃度已經(jīng)穩(wěn)定在150
mg／m3-300 mg／m3，只是循環(huán)水系統(tǒng)改造還沒完成，影
響脫硫的水溫問題還沒得以解決，只有三系統(tǒng)循環(huán)水
系統(tǒng)改造完成，系統(tǒng)在最優(yōu)指標(biāo)狀態(tài)穩(wěn)定運(yùn)行下，才能
給進(jìn)一步脫硫改造提供科學(xué)可靠的設(shè)計依據(jù)。
6 結(jié)束語
一系統(tǒng)脫硫改造方案已被山焦公司采納，2014
年2月開始對一系統(tǒng)進(jìn)行改造實(shí)施，對于整個脫硫改
造方案，山焦公司將實(shí)行整體規(guī)劃，分步實(shí)施，成熟一
塊，推進(jìn)一塊，確保3個系統(tǒng)的脫硫指標(biāo)最終達(dá)到國
家排放要求。
Revamping the Desulphurization Technology of Coal Gas
Meng Xiufang
(Shanxi Coking Group Co．，Ltd．，Hongtong Shanxi 041606，China)
Abstract In order to meet the national environmental requirements，Shanxi Coking Group Co．，Ltd．carried out
revamping activities for three desulfurization processes，namely，the AS process，the modified ADA process and the vacuum
potassium carbonate process．The necessity of the revamping project was expounded in terms of production process and
technological economics．Practical revamping programs were suggested for different plants and different processes．
Key words coal gas，desulfurization process，hydrogen sulfide，revamping

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